CN112945452A - 电芯气压的测试装置和电芯气压的测试方法 - Google Patents

电芯气压的测试装置和电芯气压的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及动力电池包，公开了一种电芯气压的测试装置，包括底托板(1)、上托板(2)、穿设在所述底托板(1)和所述上托板(2)上的可调连接件(3)以及气体输送装置(6)，所述上托板(2)的靠近所述底托板(1)的一面上设有压力传感装置(4)以及与所述压力传感装置(4)连接的上压板(5)，所述可调连接件(3)能够调整所述底托板(1)与所述上压板(5)间的距离。另外本发明还公开了一种电芯气压的测试方法。本发明的电芯气压的测试装置操作便捷，测试效果好。

Description

电芯气压的测试装置和电芯气压的测试方法
技术领域
本发明涉及动力电池包，特别涉及一种电芯气压的测试装置。此外，本发明还涉及一种电芯气压的测试方法。
背景技术
随着世界能源的减少及环境问题越来越严重，世界各国对新能源汽车越来越重视。其中动力电池作为新能源汽车重要组成部分，新能源汽车对动力电池的要求不断提高，动力电池的品质越来越重要。
在大多数锂电池中，锂离子方形电池因其能量密度高、安全性能好、循环寿命长而被广泛使用，尤其是方形铝壳锂离子电池被迅速推广，主要运用与需要大功率的电动轿车、电动公交车等。
现有的锂离子电芯在循环及存储过程中产气较多，这是影响电芯循环寿命和安全的重要因素，同时较多的气体会使电芯内部气压急剧增大，防爆阀会有开启风险以及OSD(过充安全保护装置)也会有翻转风险。而目前测试电芯的产气量的方法和设备都很少，常见的排水法及排石蜡法测试电芯产气量的方法操作繁琐、且有危险性。利用排水法对电芯内气体进行测量时，需要先刺穿防爆阀使电芯内部气体排出，再通过排水法收集在容器中，以达到测量电芯内部气体量的目的，这种方法损坏了电芯结构的完整性，若外界湿度较大，水极易使负极机片锂离子迅速还原，容易引起起火等安全事故。同时，在用工具打开防爆阀时容易损坏极组，造成极组破坏短路、起火等安全事故。而排石蜡法测量时，石蜡会进入电芯内部，造成电芯内部结构污染，电芯报废。可以看出，通过破坏电芯来实现产气量的测量，不利于后续测试分析的进行，还有可能发生因操作不当导致的电芯短路起火的风险。
因此，需要设计一种电芯气压的测试装置，以解决或克服上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种电芯气压的测试装置，该电芯气压的测试装置操作简单，测试效果好。
此外，本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种电芯气压的测试方法，该电芯气压的测试方法的步骤简洁，操作方便，测试效果好。
为达到上述目的，本发明第一方面提供一种电芯气压的测试装置，包括底托板、上托板、穿设在所述底托板和所述上托板上的可调连接件以及气体输送装置，所述上托板的靠近所述底托板的一面上设有压力传感装置以及与所述压力传感装置连接的上压板，所述可调连接件能够调整所述底托板与所述上压板间的距离。
进一步的，所述可调连接件为螺栓，所述可调连接件的数量为四个，设于所述底托板和所述上托板的四个角部。
更进一步的，所述底托板的四个角部设有圆形通孔，所述上托板的四个角部设有螺纹孔，所述底托板的圆形通孔与所述上托板的螺纹孔一一对应设置。
进一步的，所述气体输送装置包括连通的第一管路、第二管路和第三管路，所述第一管路、所述第二管路和所述第三管路的交汇处连接有三通阀。
更进一步的，所述第一管路、所述第二管路和所述第三管路的三者中的一个上连接有压力表。
进一步的，所述可调连接件上螺纹连接有螺母，所述螺母适于抵靠所述上托板。
进一步的，所述底托板、所述上托板和所述上压板为矩形铝板、或矩形不锈钢板。
另外，本发明第二方面还提供一种电芯气压的测试方法，包括如下步骤：
S1、采用根据第一方面技术方案中任意一项所述的电芯气压的测试装置，将矩形电芯放置于所述上压板和所述底托板之间，调整所述可调连接件和所述螺母；
S2、将所述气体输送装置与所述矩形电芯连接，充入气体，并分别记录充入气体量，以及与所述充入气体量相对应的电芯内部压力值以及电芯外部压力值；
S3、松开所述螺母，让所述矩形电芯静置10-15min，测量电芯厚度；
S4、重复步骤S1-S3，分别记录对应充入气体量的电芯内部压力值、电芯外部压力值以及电芯厚度；
S5、搜集测量数据，并对测量数据进行对比。
相较于现有技术，本发明所述的电芯气压的测试装置具有如下优势：
本发明所述的电芯气压的测试装置通过在底托板和上托板上设置可调连接件，在底托板和上托板间设置上压板，在上压板和上托板间设置压力传感装置，当调整可调连接件时，使得上压板抵靠矩形电芯，气体输送装置与矩形电芯连接并向矩形电芯内导入气体，利用气体输送装置和压力传感装置能够在不破坏电芯结构的前提下，测量电芯内部气压压力值和电芯外部气压压力值，操作简单。
通过上述技术方案，本发明的电芯气压的测试装置包括底托板、上托板、穿设在所述底托板和所述上托板上的可调连接件以及气体输送装置，所述上托板的靠近所述底托板的一面上设有压力传感装置以及与所述压力传感装置连接的上压板，所述可调连接件能够调整所述底托板与所述上压板间的距离。本发明的电芯气压的测试装置通过将矩形电芯固定在底托板和上压板之间，上压板与上托板间设置压力传感装置，气体输送装置与矩形电芯连接，能够在不损坏电芯的情况下，测出电芯内充气后的电芯内部压力值和电芯外部压力值，结构简单，操作便捷，安全性能高。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施方式所述的电芯气压的测试装置的一个具体实施例的结构示意图；
图2是本发明实施方式所述的气体输送装置的一个具体实施例的结构示意图；
图3是本发明的电芯气压的测试方法的流程示意图。
附图标记说明：
1 底托板 2 上托板
3 可调连接件 4 压力传感装置
5 上压板 6 气体输送装置
61 第一管路 62 第二管路
63 第三管路 64 压力表
65 三通阀 7 螺母
8 矩形电芯
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“安装”、“接触”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，或者是两个零部件内部的连通或两个零部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
如图1所示，本发明第一方面提供一种电芯气压的测试装置，包括底托板1、上托板2、穿设在所述底托板1和所述上托板2上的可调连接件3以及气体输送装置6，所述上托板2的靠近所述底托板1的一面上设有压力传感装置4以及与所述压力传感装置4连接的上压板5，所述可调连接件3能够调整所述底托板1与所述上压板5间的距离。
本发明的电芯气压的测试装置通过可调连接件3将连接，并且通过调整可调连接件3来改变底托板1和上托板2间的距离，以能够适应不同厚度的矩形电芯8的气压测量要求，需要注意的是，底托板1与上托板2平行设置，可调连接件3均垂直于底托板1和上托板2设置，保证可调连接件3在调整过程中不会卡顿。上托板2上连接有上压板5和压力传感装置4，压力传感装置4设于上托板2和上压板5之间，用于测量矩形电芯8的电芯外部压力值P外，上压板5抵靠矩形电芯8的上表面，压力传感装置4能够检测矩形电芯8的电芯外部压力值P外。相较于现有的排水法、排石蜡法等的测量方法，本发明的电芯气压的测试装置不会使矩形电芯8失效。气体输送装置6与矩形电芯8连接，向矩形电芯8内输送一定量的气体。矩形电芯8内充入一定量的气体，用以模拟矩形电芯8工作过程中产生的气体，而矩形电芯8内保持一定的充气量后，可以用量具(如游标卡尺或千分尺等)测量矩形电芯8的厚度，并将数据进行记录。
压力传感装置4不仅能够测量矩形电芯8的电芯外部压力值P外，还能够在向矩形电芯8内充入气体时，预判电芯防爆阀和OSD开启的风险，使本发明的电芯气压的测试装置的使用更加安全。
需要说明的是，本发明的电芯气压的测试装置适用矩形电芯8的气压测试，而上压板5的尺寸应大于等于矩形电芯8的上表面的尺寸。对于不同尺寸的矩形电芯8，需要定制不同尺寸的上压板5。
进一步的，所述可调连接件3为螺栓，所述可调连接件3的数量为四个，设于所述底托板1和所述上托板2的四个角部。
更进一步的，所述底托板1的四个角部设有圆形通孔，所述上托板2的四个角部设有螺纹孔，所述底托板1的圆形通孔与所述上托板2的螺纹孔一一对应设置。
可调连接件3优选为螺栓，可调连接件3的六角头部设置在底托板1的外侧面，因此，在底托板1的四个角部设置圆形通孔，可调连接件3能够直接穿过底托板1上的圆形通孔，上托板2的四个角部则设置四个螺纹孔，与可调连接件3的螺纹部连接。旋转可调连接件3即可实现底托板1与上托板2间的距离调整。
可以想到的是，可调连接件3也可以为螺柱，螺柱的两端的螺纹为正反牙结构，螺柱的中心区域设置有便于工具夹持的平行面，利用工具夹持住该平行面，旋转螺柱，也能够实现底托板1与上托板2间的距离调整。此时，底托板1和上托板2的四个角部均设置螺纹孔。
进一步的，如图2所示，所述气体输送装置6包括连通的第一管路61、第二管路62和第三管路63，所述第一管路61、所述第二管路62和所述第三管路63的交汇处连接有三通阀65。
更进一步的，所述第一管路61、所述第二管路62和所述第三管路63的三者中的一个上连接有压力表64。
从图2中可以看出，气体输送装置6中形成有三个管路：第一管路61、第二管路62和第三管路63，其中，第一管路61连接矩形电芯8的注液孔，与矩形电芯8的内部形成通路，便于向矩形电芯8的内部充入气体，第二管路62连接外部气压泵，作为向矩形电芯8内部充入的气体的气源，第三管路63连接压力表64，用于检测充入矩形电芯8内部气体的气压，该气压即为电芯内部压力值P内。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。并且，第一管路61、第二管路62和第三管路63所连接的具体路径也不限于图2中所示的结构形式，可根据实际进气需要以及位置分布而改变。
进一步的，所述可调连接件3上螺纹连接有螺母7，所述螺母7适于抵靠所述上托板2。
更进一步的，所述底托板1、所述上托板2和所述上压板5为矩形铝板、或矩形不锈钢板。
电芯气压的测试装置的使用方法如下：
首先，将矩形电芯8放置在底托板1的中心区域，再在矩形电芯8的上表面依次放置上压板5、压力传感装置4和上托板2，将可调连接件3从底托板1的圆形通孔穿过，与上托板2的螺纹孔连接，并旋紧；
其次，在可调连接件3的伸出上托板2的一端安装螺母7，并旋紧；
最后，将气体输送装置6的第一管路61、第二管路62和第三管路63的其中一个管路与矩形电芯8连接。
另外，如图3所示，本发明第二方面一种电芯气压的测试方法，包括如下步骤：
S1、采用根据第一方面技术方案中任意一项所述的电芯气压的测试装置，将矩形电芯8放置于所述上压板5和所述底托板1之间，调整所述可调连接件3和所述螺母7；
S2、将所述气体输送装置6与所述矩形电芯8连接，充入气体，并分别记录充入气体量V，以及与所述充入气体量V相对应的电芯内部压力值P内以及电芯外部压力值P外；
S3、松开所述螺母7，让所述矩形电芯8静置10-15min，测量电芯厚度D；
S4、重复步骤S1-S3，分别记录对应充入气体量V的电芯内部压力值P内、电芯外部压力值P外以及电芯厚度T；
S5、搜集测量数据，并对测量数据进行对比。
进一步的，所述压力传感装置4上对应的数值为电芯外部压力值P外，所述压力表64上对应的数值为电芯内部压力值P内。
本发明的电芯气压的测试方法采用根据第一方面技术方案中任意一项所述的电芯气压的测试装置对矩形电芯8进行电芯内部气体测量。
需要说明的是，在该电芯气压的测试方法中，步骤S1-S3需重复测量10-15次，也可以根据实际测量需要确定不同的测量次数，以满足测量数据的需求。通过多次记录的充入气体量V、压力传感装置4的数值、压力表64上显示的数值、测量的电芯厚度T，得出关系式：
P内＝a1Tn+a2Tn-1+…+anT+an+1
V＝b1Tn’+b2Tn’-1+…+bn’T+bn’+1
F＝c1Tn”+c2Tn”-1+…+cn”T+cn”+1
其中，a、b、c表示常量，F表示膨胀力。
根据上述关系式，能够得出同种矩形电芯8的厚度T与电芯内部压力值P内的关系，根据该关系式，能够算出使用过程中矩形电芯8的内部气压，操作便捷可靠。因此，可以针对一种型号的矩形电芯8只做一次验证，后续可以通过测试电芯厚度T、或者通过检测电芯内部压力值P内或电芯外部压力值P外三者中的一者，根据关系式迅速得出其他数据，效率更高，也更安全可靠。
如上所述，本发明的电芯气压的测试装置包括底托板1、上托板2、穿设在所述底托板1和所述上托板2上的可调连接件3以及气体输送装置6，所述上托板2的靠近所述底托板1的一面上设有压力传感装置4以及与所述压力传感装置4连接的上压板5，所述可调连接件3能够调整所述底托板1与所述上压板5间的距离。本发明的电芯气压的测试装置通过将矩形电芯8固定在底托板1和上压板5之间，气体输送装置6与矩形电芯8连接，并向矩形电芯8内输入一定量的气体，利用设置在上压板5与上托板2之间的压力传感装置4检测矩形电芯8的电芯外部压力值P外，利用气体输送装置6的压力表64检测矩形电芯8的电芯内部压力值P内，通过测量工具确定电芯厚度T，经过多次测量，得到准确的数据，便于得出关系式。本发明的电芯气压的测试装置结构简单，操作便捷，安全系数高。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电芯气压的测试装置，其特征在于，包括底托板(1)、上托板(2)、穿设在所述底托板(1)和所述上托板(2)上的可调连接件(3)以及气体输送装置(6)，所述上托板(2)的靠近所述底托板(1)的一面上设有压力传感装置(4)以及与所述压力传感装置(4)连接的上压板(5)，所述可调连接件(3)能够调整所述底托板(1)与所述上压板(5)间的距离。
2.根据权利要求1所述的电芯气压的测试装置，其特征在于，所述可调连接件(3)为螺栓，所述可调连接件(3)的数量为四个，设于所述底托板(1)和所述上托板(2)的四个角部。
3.根据权利要求2所述的电芯气压的测试装置，其特征在于，所述底托板(1)的四个角部设有圆形通孔，所述上托板(2)的四个角部设有螺纹孔，所述底托板(1)的圆形通孔与所述上托板(2)的螺纹孔一一对应设置。
4.根据权利要求1所述的电芯气压的测试装置，其特征在于，所述气体输送装置(6)包括连通的第一管路(61)、第二管路(62)和第三管路(63)，所述第一管路(61)、所述第二管路(62)和所述第三管路(63)的交汇处连接有三通阀(65)。
5.根据权利要求4所述的电芯气压的测试装置，其特征在于，所述第一管路(61)、所述第二管路(62)和所述第三管路(63)的三者中的一个上连接有压力表(64)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电芯气压的测试装置，其特征在于，所述可调连接件(3)上螺纹连接有螺母(7)，所述螺母(7)适于抵靠所述上托板(2)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电芯气压的测试装置，其特征在于，所述底托板(1)、所述上托板(2)和所述上压板(5)为矩形铝板、或矩形不锈钢板。
8.一种电芯气压的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采用根据权利1至7中任意一项所述的电芯气压的测试装置，将矩形电芯(8)放置于所述上压板(5)和所述底托板(1)之间，调整所述可调连接件(3)和所述螺母(7)；
S2、将所述气体输送装置(6)与所述矩形电芯(8)连接，充入气体，并分别记录充入气体量(V)，以及与所述充入气体量(V)相对应的电芯内部压力值(P内)以及电芯外部压力值(P外)；
S3、松开所述螺母(7)，让所述矩形电芯(8)静置10-15min，测量电芯厚度(D)；
S4、重复步骤S1-S3，分别记录对应充入气体量(V)的电芯内部压力值(P内)、电芯外部压力值(P外)以及电芯厚度(T)；
S5、搜集测量数据，并对测量数据进行对比。
9.根据权利要求8所述的电芯气压的测试方法，其特征在于，所述压力传感装置(4)上对应的数值为电芯外部压力值(P外)，所述气体输送装置(6)上的压力表(64)上对应的数值为电芯内部压力值(P内)。
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